JP4242544B2 - Syringe pump - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はバレルに沿って移動できるプランジャを有する注射器を収容する注射器ポンプであって、このプランジャのプランジャヘッドの後面に掛合して、このプランジャに前方に指向する力を加えるようにした前方に向く面を有するプランジャヘッド保持装置を具える注射器ポンプに関するものであり、またその注射器ポンプの操作方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
注射器ポンプは予め医薬を充填した注射器から、注入管を通じて、患者に医薬を供給するために使用される。注射器ポンプは注射器のプランジャに力を加え、制御された流速で、医薬を注入管内に駆動する。注射器のバレルからのサイフォン作用の結果として、プランジャが自分自身で動いてしまうのを防止し、プランジャが押し込まれるように、プランジャヘッドを保持する。プランジャヘッドは楔状アームによって、通常、保持されており、これ等アームはプランジャヘッドの前面を横切って移動し、プランジャヘッドの後面をプランジャヘッド保持装置の前方に向く表面に強制的に押し付けて、プランジャヘッドをこの表面に堅くクランプする。種々の注射器によって、プランジャヘッドの寸法、及び太さが変化するから、プランジャヘッド保持装置は全ての異なるプランジャヘッドを受け入れることはできず、そのため、注射器ポンプを使用し得る注射器の範囲は制約を受ける。プランジャヘッド保持装置が確実にプランジャヘッドを保持していないと、プランジャは動いてしまい、注射器から流体をサイフォン作用で排出してしまう。
【0003】
ポンプ駆動装置によって、プランジャヘッドに作用する力を測定するのが普通であり、これは閉塞によって生ずるような超過圧力を検出するためである。誤った警報を発することなく、超過圧力が低レベルのうちに対応し得ることができれば有利である。しかし、力センサはプランジャヘッドから比較的遠方に設置されているのが普通であり、従って、駆動系に作用する摩擦力や、その他の力をも含めた測定値にならざるを得ない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は先行技術の注射器ポンプの欠点を除去し、広範囲に寸法、形状の異なる注射器に的確に使用することができ、異常な圧力上昇に安全に対処できる注射器ポンプ、及びその操作方法を得るにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明注射器ポンプは、頭書に記載した注射器ポンプにおいて、プランジャの移動中、このプランジャヘッド保持装置によってプランジャヘッドに作用する力に応動する力センサをプランジャヘッド保持装置に設けたことを特徴とする。
【0006】
また本発明注射器ポンプの操作方法はプランジャヘッド保持装置が後方位置になるようポンプに注射器を設置し、このプランジャヘッド保持装置がプランジャヘッドの後面に接触するまで、このプランジャヘッド保持装置を前方に移動させ、プランジャヘッドがプランジャヘッド保持装置に対し相対的に前方に移動するのを防止するよう、プランジャヘッド保持装置によってプランジャヘッドを保持するが、このプランジャヘッドと、プランジャヘッド保持装置との間に加わる力を継続して監視し、プランジャヘッド保持装置と、プランジャヘッドとの間の上記力を監視しながら、プランジャヘッド保持装置を前進させて、プランジャを前方に動かし、注射器の内容物を分配する工程から成ることを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】
上記力センサを介して、保持装置に連結されたパッドをこの保持装置に設け、このパッドを介して、プランジャに前方に指向する力を加えるよう構成するのが好適である。このパッドを前方に押圧するように配置されたばねを保持装置に設けることができる。最初、保持装置に対し後方にプランジャヘッドを引っ張って、センサに加わる力を増大すると共に、次にこのセンサに加わる力を釈放するよう保持装置を配置するのが好適である。
【0008】
また、他の態様における本発明注射器ポンプはプランジャヘッドの前面を横切って横方向に移動することができると共に、プランジャヘッドの上記前面に向け軸線方向に後方に移動することができ、横方向、及び軸線方向の両方向に移動できる少なくとも1個の保持部材をプランジャヘッド保持装置に設けたことを特徴とする。
【0009】
プランジャヘッドの後面と、前方に向く面との間に力を加えるよう、最初に保持部材の一方、又はおのおのを保持装置に対し軸線方向に、後方に移動させると共に、次に上記力を減少させるよう、保持部材の一方、又はおのおのを軸線方向前方に移動させるように保持装置を作動させ得るよう構成するのが好適である。上記軸から延びるアームを保持部材の一方、又はおのおのに設け、注射器の軸線に平行にこの軸を延在させ、上記アームをこの軸の周りに回転させることによって、このアームを横方向に移動し得るよう構成することができ、この軸の一方、又はおのおのをその軸線に沿って動かすことによって、アームの一方、又はおのおのを軸線方向に移動させるよう構成することもできる。また、回転可能なねじ軸と、このねじ軸上に螺着された歯車とを有する歯車組立体によって、この軸の一方、又はおのおのを駆動し、上記ねじ軸を回転することによって、最初、上記歯車をこのねじ軸に沿って、このねじ軸の端部まで動かし、その後、このねじ軸の回転を継続することによって、この歯車を回転させるよう構成するのが好適である。
【0010】
【実施例】
まず、図1において、このポンプは外側ハウジング1を有し、このハウジング1はその前面に、通常の種類の注射器3を収容する形状の凹所2を有する。この注射器3は円筒バレル30を有し、その前端に送出口、即ちノーズ31を有し、後端にフランジ、即ち耳片32を有する。ノーズ31を注入管5に連結し、注射器のプランジャ35を押圧することによって、注入管5を通じて、注射器内の医薬液体を患者の身体内に分配することができる。このポンプは親ねじ8を有する通常の駆動機構7を具え、この親ねじ8をモータ9によって駆動すると共に、プランジャ35のヘッド36に、この親ねじ8を掛合させるための新規な保持機構、即ち保持装置10に親ねじ8を連結する。モータ9は制御ユニット11によって駆動し、制御ユニット11はキーパッド12、又はその他のユーザ入力手段、及び種々のセンサから入力信号を受ける。また、制御ユニット11はディスプレイ13に出力を供給する。
【0011】
図2、及び図3において、プランジャヘッド保持機構、即ち保持装置10は前部100、後部101から成る外側ケーシングを有する。前部100はその外面103に、その端縁に向く円形孔102を有し、注射器3に平行に延びる管状スリーブ104(図1参照)をこの円形孔102に収容する。スリーブ104を親ねじ8の周りに、軸線方向に取り付け、親ねじの回転によって、スリーブ、及び保持機構10を軸線方向に前後に移動させる。
【0012】
また、ケーシングの前面103には一層大きな浅い円形凹所105を設け、この円形凹所105に中心孔106を設ける。円形パッド107を凹所105内に設置する。ケーシングの内側にあって、孔106から突出するストレインビーム、又はストレインゲージ108の形状の後方に延びる力センサをこのパット107に設ける。簡明のため、図2、及び図3では機構10の内部構成部分上にパッド107を取り付けて示しているが、実際上、パッド107は外側ケーシングの前部100の外面上に設置されている。パッド107はストレインビーム108の周りのコイルばね109によって軸線方向外方に弾性的に押圧されている。ストレインビーム108、又はストレインゲージはパッド107上の軸線方向の圧力を表す出力信号を制御ユニット11に送る。
【0013】
2個のアーム111、112を前面103に平行に延在し、前方に、この前面103に対し僅かな距離離間する。これ等のアーム111、112は休止位置において、パッド107とほぼ同軸であるアーク状曲線に沿い、これ等アームの全長に沿って湾曲している。アーム111、112はそれぞれの軸113、114に取り付けられており、これ等軸113、114は注射器3の軸線に平行に延在しており、ケーシングの前面103のブッシュ115、116を貫通して、端縁に向け突出している。軸113、114の後端は保持機構10内に側方に延在するベース板120に支承されている。軸113、114はその長さ方向に沿って軸線方向に移動することができると共に、その軸線の周りに回転することができる。各軸113、114は扇形歯車121、122を支持するが、この扇形歯車に形成した蝶形溝孔123、124を有する孔によって、この扇形歯車121、122は軸113、114に取り付けられている。
【0014】
溝孔123、124内にそれぞれ設置された2個の半径方向に突出するピン125、126を各軸113、114によって支持し、これ等溝孔の両側にこれ等ピンが掛合することによって限定される小さな角度にわたり、扇形歯車121、122は軸113、114に対し回転することができる。扇形歯車の一側に、各軸にクリップ127を取り付け、扇形歯車が軸に沿って軸線方向に移動するのを防止する。扇形歯車の反対方向への移動はピン125、126によって防止されている。ばね(図示せず)を各軸113、114上のクリップ127に取り付け、一方の軸113をケーシングの前面103に対し相対的に時計方向に回転させる弾性押圧力を軸113に加え、他方の軸114を反時計方向に回転させる弾性押圧力を軸114に加える。従って、これ等ばねはアーム111、112を相互に接近するよう内方に揺動させるように押圧する。
【0015】
各扇形歯車121、122は歯車の歯の端縁の周りに溝130を有し、各扇形歯車を2個の平行な離間した扇形歯車に分割する。一方の扇形歯車121を直接、中心歯車副組立体140に噛合させると共に、この中心歯車副組立体に駆動される遊転歯車141に他方の扇形歯車122を噛合させる。中心歯車副組立体140を図4に最も明瞭に示す。この中心歯車副組立体は円形の歯車142を有し、その軸線方向の長さに沿う中央部に半径方向に突出するフランジ143を設ける。このフランジ143は扇形歯車121の溝130内に嵌着できる形状である。歯車142をボス144に固着するが、このボス144の内面には角ねじの輪郭の螺旋ねじ、即ちねじ145を有する。また、中心歯車副組立体140は中空軸146を有し、この中空軸146はその外面に螺旋ねじ、即ちねじを有する。このねじはボス144の内面のねじ145に整合し、螺合する。
【0016】
軸146の後端に平歯車147を設ける。平歯車147と軸146とは前端にフランジ149を有する内部スピンドル148上で、自由に回転することができる。中心歯車副組立体140をベース板120に取り付け、軸146を注射器の軸線に平行に延在させる。プランジャヘッド保持機構10内の電動機150に連結された歯車列に平歯車147を噛合させる。歯車142の回転を防止した状態で、平歯車147を回転させると、歯車142はねじ軸、即ち中空軸146に沿って移動する。この移動は中空軸146の長さによって制限を受ける。アーム111、112、又は軸113、114の角度位置に応動するセンサ(図示せず)をもこの保持機構10は具える。アームがその極限外側位置に動き終わった時、それを検知するようにこのセンサを設置する。
【0017】
最初、モータ150を正規方向に回転させ、平歯車147、及びねじ軸、即ち中空軸146を時計方向に回転させ、これにより、中空軸146に沿って、歯車142を前方に動かす。また、この歯車142の前進運動により、(歯車142のフランジ143が扇形歯車の溝130に入っているため)扇形歯車123、124をも前方に動かし、従って、アーム111、112を前方に動かす。中空軸146に沿って移動する歯車142が、フランジ149との掛合によって制限される最大移動限界位置に達した時、中空軸146の回転を継続すれば、歯車142は、もはや、中空軸に沿って移動できず、中空軸と共に回転せざるを得ないため、歯車142は時計方向に回転する。これにより、遊転歯車141を反時計方向に回転させる。従って、中心歯車副組立体140に直接、噛合する扇形歯車121を反時計方向に回転させ、中心歯車副組立体140に遊転歯車141を介して噛合する扇形歯車122を時計方向に回転させる。これにより、アーム111、112を互いに開くように、即ち離れるように揺動させる。アーム111、112が最大に開いたことを上記のアーム位置センサが検出するまで、アーム111、112は開くように揺動し、アーム111、112が最大に開いたのを検出した時、制御ユニット11はモータ150が正規方向に回転するのを停止させる。
【0018】
この時、保持機構10は注射器のプランジャヘッド36を収容する用意ができた状態にある。注射器3をこのポンプ内に装着し、モータ9を付勢して、親ねじ8を比較的早く回転し、パッド107がプランジャヘッド36の後面に接触するまで、プランジャヘッド保持機構10を前方に駆動する。パッド107の最初の接触は光検出器(図示せず)によって検知され、検知すると、この検出器はストレインビーム、即ちストレインゲージ108が僅かなひずみを計量するまで、保持機構10の前方への運動を遅くする。僅かなひずみが検出されると、親ねじ8が更に回転するのを制御ユニット11によって停止させ、プランジャヘッド保持機構10内のモータ150を反対方向に付勢する。これにより、ねじ軸、即ち中空軸146を反時計方向に回転し、歯車142も反時計方向に回転し、これにより遊転歯車141を時計方向に回転する。
【0019】
歯車142の反時計方向の回転と、遊転歯車141の時計方向の回転とによって、扇形歯車121と122とをそれぞれ時計方向と、反時計方向とに回転させる。上記のばねの力によってアーム111、112を閉位置に集合するように揺動させる。アーム111、112はプランジャ35の軸に接触するまで集合するように揺動し、プランジャ35の軸に接触すれば、アームが更に回転するのを防止する。歯車の一部がケーシングの前部100の止めに接触するまで、扇形歯車121、122の溝孔123、124は、これ等扇形歯車121、122の更に数度だけの回転を許容するが、歯車の一部がケーシングの前部100の止めに接触することによって、中心歯車組立体が更に回転するのを防止する。扇形歯車の溝孔123、124が存在することによって、(プランジャ軸との掛合によって限定された)一部閉じた位置に、アーム111、112を停止させることができると共に、モータの回転方向を反転した時、アーム111、112を完全開放位置に確実に戻して揺動させることができる。
【0020】
モータ150によって、ねじ軸、即ち中空軸146を継続して回転することによって、中空軸146に沿って、歯車142を引張り、アーム111、112も引張る。これは扇形歯車121、122の溝130内に、フランジ143が掛合しているからである。従って、アーム111、112がプランジャヘッド36の前面に掛合するまで、アーム111、112は後方に引張られる。アームがプランジャヘッドに掛合した時、保持機構10に対し相対的に、パッド107の前面に向け、プランジャヘッド36を後方に引張り、ストレインビーム、又はストレインゲージ108に加わる圧力を増大させる。圧力のこの増大を検知した時、ポンプ制御ユニット11はモータ150を停止させ、そしてこのモータを数ステップ逆回転し、パッド107の後面と、凹所105の床との間に所定の間隙を生ぜしめる。次に親ねじ8を正規方向に回転して、保持機構10を動かし、従って、プランジャ35を前方に動かし、注射器3の内容物を必要な速度で分配する。
【0021】
パッド107と、ストレインビーム108とを介して、プランジャヘッド36を保持機構10に連結すると共に、パッドの後面と、凹所105の床との間に間隙があるから、ストレインビームは保持機構によってプランジャ35に作用する圧力に応動すると共に、実際に、プランジャを移動させて、注射器3から医薬を押し出す。注入管5内に障害物があって、閉塞していたり、注入管5が詰まっている場合には、ストレインゲージ108に加われる圧力は直ちに増大する。本発明の構成によって、プランジャに加わる圧力を直接、測定することができるから、本発明装置は圧力の僅かな増大に対しても敏感である。
【0022】
このプランジャヘッド保持機構は広範囲のプランジャヘッドに対して使用することができる。これは保持アームを離間し、次にこれ等保持アームを戻して引張って、プランジャヘッドをクランプする作用により、ヘッドの寸法、形状の広範囲な変化に応じることができるからである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明ポンプの簡単化した全体の線図である。
【図2】 本発明ポンプのプランジャヘッド保持機構の下から見た分解斜視図である。
【図3】 本発明ポンプのプランジャヘッド保持機構の後側から見た分解斜視図である。
【図4】 本発明ポンプのプランジャヘッド保持機構内の副組立体の拡大斜視図である。
【符号の説明】
1 外側ハウジング
3 注射器
10 プランジャヘッド保持装置、保持機構、プランジャ保持機構
30 円筒バレル
35 プランジャ
36 ヘッド
107 円形パッド
108 ストレインビーム、ストレインゲージ、力センサ
109 コイルばね
111、112 アーム
113、114 軸
121、122 扇形歯車
140 中心歯車副組立体
142 歯車、共通歯車
146 中空軸、ねじ軸[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a syringe pump containing a syringe having a plunger that is movable along a barrel, and is directed to the rear surface of the plunger head of the plunger so as to apply a force directed forward to the plunger. The present invention relates to a syringe pump having a plunger head holding device having a surface, and to a method of operating the syringe pump.
[0002]
[Prior art]
Syringe pumps are used to deliver medication to a patient through an infusion tube from a pre-filled syringe. The syringe pump applies force to the syringe plunger and drives the medicament into the infusion tube at a controlled flow rate. As a result of siphoning from the barrel of the syringe, the plunger is prevented from moving by itself and the plunger head is held so that the plunger is pushed in. Plunger heads are usually held by wedge-shaped arms, which move across the front surface of the plunger head and force the rear surface of the plunger head against the front-facing surface of the plunger head holding device, Clamp the head firmly to this surface. Because the size and thickness of the plunger head varies with different syringes, the plunger head holding device cannot accept all different plunger heads, so the range of syringes that can use the syringe pump is limited. . If the plunger head holding device does not securely hold the plunger head, the plunger moves and discharges fluid from the syringe by siphon action.
[0003]
It is common to measure the force acting on the plunger head by means of a pump drive, in order to detect an overpressure as caused by a blockage. It would be advantageous if the overpressure could be accommodated at a low level without issuing a false alarm. However, the force sensor is usually installed relatively far from the plunger head. Therefore, the force sensor must be a measured value including a frictional force acting on the drive system and other forces.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to eliminate the drawbacks of prior art syringe pumps, and to provide a syringe pump that can be accurately used in a wide range of sizes and shapes of syringes and can safely handle abnormal pressure rises, and a method of operating the same. To get.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the syringe pump according to the present invention is provided with a force sensor that responds to a force acting on the plunger head by the plunger head holding device during movement of the plunger in the syringe pump described in the introduction. It is characterized by that.
[0006]
The operation method of the syringe pump of the present invention is such that the syringe is installed in the pump so that the plunger head holding device is in the rear position, and the plunger head holding device is moved forward until the plunger head holding device contacts the rear surface of the plunger head The plunger head is held by the plunger head holding device so as to prevent the plunger head from moving forward relative to the plunger head holding device, and is added between the plunger head and the plunger head holding device. Advancing the plunger head holding device to move the plunger forward and dispensing the contents of the syringe while continuously monitoring the force and monitoring the force between the plunger head holding device and the plunger head It is characterized by comprising.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
It is preferable that the holding device is provided with a pad connected to the holding device via the force sensor, and a force directed forward is applied to the plunger through the pad. A spring arranged to press the pad forward can be provided on the holding device. It is preferred to initially place the holding device to pull the plunger head rearward relative to the holding device to increase the force applied to the sensor and then release the force applied to the sensor.
[0008]
In another aspect, the syringe pump of the present invention can move laterally across the front surface of the plunger head and can move rearward in the axial direction toward the front surface of the plunger head. The plunger head holding device is provided with at least one holding member that can move in both axial directions.
[0009]
First, one or each of the holding members is moved axially rearward with respect to the holding device, and then the force is reduced, so as to apply a force between the rear face of the plunger head and the face facing forward. Thus, it is preferable that one of the holding members or each of the holding members can be operated so as to move forward in the axial direction. An arm extending from the axis is provided on one or each of the holding members, the axis extends parallel to the axis of the syringe, and the arm is moved laterally by rotating the arm about the axis. It can also be configured to move one or each of the arms axially by moving one or each of the axes along its axis. In addition, by driving one or each of the shafts by a gear assembly having a rotatable screw shaft and a gear screwed onto the screw shaft, and rotating the screw shaft, It is preferred that the gear be rotated by moving the gear along the screw shaft to the end of the screw shaft and then continuing to rotate the screw shaft.
[0010]
【Example】
First, in FIG. 1, the pump has an
[0011]
2 and 3, the plunger head holding mechanism, that is, the
[0012]
Further, a larger shallow
[0013]
The two
[0014]
Two radially projecting
[0015]
Each
[0016]
A
[0017]
First, the
[0018]
At this time, the holding
[0019]
By rotating the
[0020]
By continuously rotating the screw shaft, that is, the
[0021]
The
[0022]
This plunger head holding mechanism can be used for a wide range of plunger heads. This is because the holding arms are separated, and then the holding arms are pulled back and pulled to clamp the plunger head, so that a wide range of head size and shape changes can be accommodated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a simplified overall diagram of a pump of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view of the pump of the present invention as viewed from below the plunger head holding mechanism.
FIG. 3 is an exploded perspective view seen from the rear side of the plunger head holding mechanism of the pump of the present invention.
FIG. 4 is an enlarged perspective view of a subassembly in a plunger head holding mechanism of the pump of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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